關(guān)於土釘墻作用機理及工作性能的探討

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1、關(guān)於土釘墻作用機理及工作性能的探討一、前言在眾多基坑支護方法中，土釘支護方法以其工藝簡單、施工方便、快速及時、安全經(jīng)濟等特點受到廣大工程技術(shù)人員的青睞，在工程實踐中已經(jīng)創(chuàng)造瞭巨大的社會經(jīng)濟效益，但是其也存在自身的弊端，因此，為瞭把土釘墻支護結(jié)構(gòu)技術(shù)更好地應(yīng)用到工程中，筆者特對土釘墻的作用機理及工作性能作下深入的探討和研究，謹供大傢作參考之用二、土釘墻的基本性質(zhì)及支護原理2.1土釘墻支護原理土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，當(dāng)開挖基坑時，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當(dāng)超過這一高度或者在地面超載及其它作用下，將發(fā)生突發(fā)性整體破壞。所采用

2、的傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)均基於被動制約機制,即以支擋結(jié)構(gòu)自身的強度和剛度，承受其後的側(cè)向土壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞土釘墻則是在土體中放置一定長度和密度的土釘構(gòu)成的。土釘與土共同工作，形成瞭能大大提高原狀土強度和剛度的復(fù)合土體，土釘?shù)淖饔檬腔哆@種主動加固的機制。土釘與土的相互作用，還能改變土坡的變形與破壞形態(tài)，顯著提髙瞭土坡的整體穩(wěn)定性試驗表明：直立的土釘墻在坡頂?shù)某休d能力約是素土墻的一關(guān)於土釘墻作用機理及工作性能的探討一、前言在眾多基坑支護方法中，土釘支護方法以其工藝簡單、施工方便、快速及時、安全經(jīng)濟等特點受到廣大工程技術(shù)人員的青睞，在工程實踐中已經(jīng)創(chuàng)造瞭巨大的社會經(jīng)濟效益，但

3、是其也存在自身的弊端，因此，為瞭把土釘墻支護結(jié)構(gòu)技術(shù)更好地應(yīng)用到工程中，筆者特對土釘墻的作用機理及工作性能作下深入的探討和研究，謹供大傢作參考之用二、土釘墻的基本性質(zhì)及支護原理2.1土釘墻支護原理土體的抗剪強度較低，抗拉強度幾乎可以忽略，但土體具有一定的結(jié)構(gòu)整體性，當(dāng)開挖基坑時，土體存在使邊坡保持直立的臨界高度，當(dāng)超過這一高度或者在地面超載及其它作用下，將發(fā)生突發(fā)性整體破壞。所采用的傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)均基於被動制約機制,即以支擋結(jié)構(gòu)自身的強度和剛度，承受其後的側(cè)向土壓力，防止土體整體穩(wěn)定性破壞土釘墻則是在土體中放置一定長度和密度的土釘構(gòu)成的。土釘與土共同工作，形成瞭能大大提高原狀

4、土強度和剛度的復(fù)合土體，土釘?shù)淖饔檬腔哆@種主動加固的機制。土釘與土的相互作用，還能改變土坡的變形與破壞形態(tài)，顯著提髙瞭土坡的整體穩(wěn)定性試驗表明：直立的土釘墻在坡頂?shù)某休d能力約是素土墻的一倍以上。更為重要的是，土釘墻在受荷載過程中不會發(fā)生象素土邊坡那樣的突發(fā)性的滑塌。它不僅推遲瞭塑性變形發(fā)展階段，而且明顯的呈現(xiàn)出漸進變形與與開裂破壞並存且逐步擴展的現(xiàn)象，直至喪失承受更大荷載的能力，仍然不會發(fā)生整體性滑塌土釘支護原理可用“優(yōu)勢滑移面”的理論加以分析。在某一開挖深度條件下，坑壁產(chǎn)生滑移具有某種隨機性，即可能出現(xiàn)滑移線簇。但最危險和最先產(chǎn)生的滑移線隻有一條,稱之為優(yōu)勢滑移線，相應(yīng)

5、的滑移面稱為優(yōu)勢滑移面優(yōu)勢滑移線隨基坑下挖而轉(zhuǎn)移，因而在不同開挖深度上具有不同的優(yōu)勢滑移線，從而形成優(yōu)勢滑移線簇。但任一確定深度的基坑邊壁之最先産生、也是最危險的優(yōu)勢滑移線隻有一條，稱之為優(yōu)勢滑移控制線,相應(yīng)的滑移面稱為優(yōu)勢滑移控制面（圖3）滑移體實際下滑以優(yōu)勢滑移控制面的最終形成為前提。優(yōu)勢滑移控制面産生初期，以地面出現(xiàn)滑移性裂縫或區(qū)間高變形速率為先導(dǎo)，並以一定的變形速率發(fā)展變化。采用具有足夠“縫合強度”的土釘（管、索、檢）逐次超前“縫合”優(yōu)勢滑移控制面，則此滑移面將不會萌生，或不致發(fā)展和形成（圖4）在優(yōu)勢滑移面產(chǎn)生後，維持坑壁穩(wěn)定的因素是：(1)被土釘及面層加固的滑動土

6、體自重在滑移面上的摩擦力;(1)i釘力在滑移面上產(chǎn)生的摩阻力通過對土釘支護工作機理的分析，可以總結(jié)出土釘支護與傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)工作機理的不同之處，即土釘支護方法以盡可能保持顯著提高，最大限度利用基坑邊壁土體固有力學(xué)強度，提高主動支護土體變土體荷載為支護結(jié)構(gòu)體系一部分，與土體共同工作的基本特性2.2土與土釘間相互作用類似地加筋土擋墻內(nèi)拉筋與土的相互作用。土釘與土間的摩阻力的發(fā)揮，主要是由於土釘與土間的相對位移而產(chǎn)生的。在土釘加筋的邊坡內(nèi)，同樣存在著主動區(qū)和被動區(qū)。主動區(qū)和被動區(qū)內(nèi)土體與土釘?shù)哪ψ枇Πl(fā)揮方向正好相反，而被動區(qū)內(nèi)土釘可起到錨固作用土釘與周圍土體間的極限界面摩阻力取決於

7、土的類型、上覆壓力和土釘?shù)脑O(shè)置技術(shù)。美國ELias和Juran(1988)在試驗室做瞭在密砂中土釘?shù)目拱卧囼?，認為"加筋土擋墻內(nèi)拉筋與土釘?shù)脑O(shè)置方法不同，它的極限界面摩阻力也不相同。因此，加筋土擋墻的設(shè)計原則不能完全用來設(shè)計土釘結(jié)構(gòu)。應(yīng)對土釘作抗拔試驗為最後設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)”。目前，土釘?shù)臉O限界面摩阻力問題尚有待進行深入的理論和試驗研究土釘在復(fù)合土體中的作用可以概括為以下幾點：(1)約束骨架作用：該作用是由土釘本身的剛度和強度以及它在土體內(nèi)的分佈空間所決定的。它具有制約土體變形的作用，並使復(fù)合土體構(gòu)成一個整體(1)